立體裁剪技術(shù)對(duì)三維服裝ＣＡＤ研究的啟示

徐文鵬　強(qiáng)曉煥　侯守明

相對(duì)其它行業(yè)來(lái)說(shuō)，三維CAD技術(shù)在服裝業(yè)的研究與應(yīng)用有一些滯后。究其原因，在于現(xiàn)有三維服裝CAD技術(shù)并沒(méi)有充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)：造型的直觀性、準(zhǔn)確性與快捷性。這些優(yōu)勢(shì)為立體裁剪所共有，因此，立體裁剪技術(shù)可以為三維服裝CAD技術(shù)更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)提供參考與指導(dǎo)。文章在對(duì)立體裁剪進(jìn)行剖析的基礎(chǔ)上，對(duì)三維服裝CAD研究給出了三點(diǎn)啟示。

Research and application of 3D CAD technology in garment industry falls behind comparing with other industry, The reason is that the present technology of 3D Garment CAD has not make best of the advantage of 3D Garment CAD which can model intuitively, accurately. Draping technology also has these advantages. Therefore, draping technology can provide some guidance for 3D Garment CAD to exert its advantages. After discussing some key issues of draping technology, this paper presents three enlightments for 3D Garment CAD.

目前，三維CAD技術(shù)在機(jī)械、建筑、教育等許多行業(yè)得到普及應(yīng)用，已成為CAD應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)，服裝業(yè)也是如此。隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)服裝的質(zhì)量和合體性、個(gè)性化要求越來(lái)越高，使得服裝生產(chǎn)日趨“多品種、小批量、高質(zhì)量”模式，使得服裝CAD技術(shù)迫切需要由目前的二維服裝CAD向三維服裝CAD發(fā)展。

三維服裝CAD（3 – Demension Computer Aided Garment Design，簡(jiǎn)稱3D GCAD）技術(shù)是指在三維平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)人體測(cè)量、人體建模、服裝設(shè)計(jì)、裁剪縫合及服裝虛擬展示等方面的技術(shù)。其最終目的在于不經(jīng)制作服裝，便可由數(shù)字化人體模型在虛擬現(xiàn)實(shí)中完成著裝效果模擬，同時(shí)能得到服裝平面紙樣的準(zhǔn)確信息。因此可大大節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)成本，并有助于提高服裝設(shè)計(jì)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，滿足現(xiàn)代服裝生產(chǎn)小批量快速化的市場(chǎng)需要。

目前3D GCAD主要應(yīng)用于量身定做與模擬試衣等方面。這些應(yīng)用包括服裝試穿、著裝運(yùn)動(dòng)舒適性的模擬及不同布料的懸垂效果模擬等，如美國(guó)格柏公司的Vsticher系統(tǒng)，以樣板、面料和圖案信息為基礎(chǔ)，可模擬虛擬人體的穿著效果；日本DFL公司的LookStailorX系統(tǒng)可在人體模型上直接三維款式設(shè)計(jì)，再將其展開(kāi)成二維衣片等。

需要指出的是，與其它行業(yè)相比，3D GCAD的應(yīng)用相對(duì)滯后。究其原因，在于當(dāng)前研究應(yīng)用并沒(méi)有充分發(fā)揮3D GCAD的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。不僅如此，3D GCAD還通過(guò)三維人體測(cè)量等技術(shù)使得3D GCAD技術(shù)成本更高，技術(shù)過(guò)程更為復(fù)雜。為了解決上述存在問(wèn)題，首先需要明確3D GCAD的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其次需要考慮如何充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

13D GCAD優(yōu)勢(shì)與立體裁剪

相對(duì)二維服裝CAD來(lái)說(shuō)，三維服裝CAD可以根據(jù)人體數(shù)據(jù)，模擬衣服的穿著效果，制作服裝的虛擬樣品，并為生產(chǎn)提供二維服裝裁片。由此可以看到，三維服裝CAD獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)即為造型的直觀性、準(zhǔn)確性、快捷性。

造型的直觀性是指3D GCAD可以直觀地顯示服裝立體造型，以便于更好地觀察與審視；造型的準(zhǔn)確性指3D GCAD中的服裝造型所見(jiàn)即所得，可以準(zhǔn)確反映服裝樣品的幾何尺寸與比例、式樣等特征；造型的快捷性指3D GCAD中可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)立體造型與平面裁片的轉(zhuǎn)換與映射，大大提高了設(shè)計(jì)的效率，降低了設(shè)計(jì)的繁瑣強(qiáng)度。

立體裁剪技術(shù)也具有上述優(yōu)勢(shì)。它直接以人臺(tái)（人體）為操作對(duì)象，來(lái)獲得服裝造型和相應(yīng)的平面紙樣。它側(cè)重于服裝整體造型，相對(duì)平面裁剪來(lái)說(shuō)，它具有操作直觀性、造型準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)。從以上分析看出，立體裁剪技術(shù)與3D GCAD都具有造型上的明顯優(yōu)勢(shì)。因此，如何發(fā)揮這些優(yōu)勢(shì)，立體裁剪可以為3D GCAD提供一定的指導(dǎo)與參考。

2立體裁剪技術(shù)對(duì)3D GCAD研究的啟示

2.1數(shù)字化人臺(tái)是基礎(chǔ)

立體裁剪以人臺(tái)為操作對(duì)象，沒(méi)有人臺(tái)，立體裁剪如同空中樓閣。同理，數(shù)字化人臺(tái)模型是3D GCAD的實(shí)施基礎(chǔ)。

人臺(tái)數(shù)字化技術(shù)借鑒現(xiàn)有的三維人體建模技術(shù)，可以有 3 類方法：（1）重建的方法。也即三維人體測(cè)量技術(shù)，它通過(guò)立體視覺(jué)、三維掃描儀等方式重建精細(xì)的人臺(tái)模型，但重建的結(jié)果中常存在缺陷與空洞，需要做大量的后處理工作。（2）創(chuàng)造的方法。借助于現(xiàn)有三維建模軟件如Maya、3DMax等，交互構(gòu)建虛擬人體模型。建模工作需要相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)，制作時(shí)間較長(zhǎng)，建模結(jié)果有過(guò)于人工化的感覺(jué)。（3）基于樣本的方法。通過(guò)插值或變形樣本人體模型，得到符合個(gè)性特征的人體模型。該方法根據(jù)人體的恒定結(jié)構(gòu)特征和外形特性，可直接由人體的關(guān)鍵特征信息，得到三維人臺(tái)模型并可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。

考慮到數(shù)字化人臺(tái)要面向服裝設(shè)計(jì)，因此人臺(tái)模型必須要有足夠的精確性。同時(shí)，根據(jù)服裝設(shè)計(jì)的需要，人臺(tái)模型需要有不同類型、不同型號(hào)的系列，因此可以構(gòu)建數(shù)字化人臺(tái)模型庫(kù)，為服裝設(shè)計(jì)提供更好的技術(shù)支撐。根據(jù)以上分析，第三種途徑既能保證人臺(tái)模型較高的精確性，又具備構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化人臺(tái)模型庫(kù)的可能，因此可優(yōu)先考慮。

2.2參數(shù)化服裝建模技術(shù)是核心

立體裁剪的核心問(wèn)題是要考慮如何在人臺(tái)上塑造出合體的服裝造型。其中，松量的調(diào)整對(duì)服裝造型效果起著重要作用，它實(shí)質(zhì)上可看作是以放松量為參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)服裝造型。因此，3D GCAD要具有實(shí)用性，服裝建模技術(shù)，尤其是參數(shù)數(shù)化建模技術(shù)必然是其核心問(wèn)題。

現(xiàn)有服裝建模技術(shù)大致可分為兩條路線：一是由二維衣片映射到三維人臺(tái)模型上，再虛擬縫合得到三維服裝；二是直接以人臺(tái)模型為載體，根據(jù)人臺(tái)模型的特征信息來(lái)構(gòu)建服裝模型原型。兩條路線各具特色，第一條路線適用于驗(yàn)證已設(shè)計(jì)好的衣片的穿著效果，如果用于服裝設(shè)計(jì)階段，則可能使設(shè)計(jì)過(guò)程需反復(fù)的二維與三維轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致過(guò)程繁瑣；第二條路線所建立的服裝原型，只有在能較好地支持對(duì)其松量的交互調(diào)整與服裝曲面展開(kāi)技術(shù)的基礎(chǔ)上，才具有一定的實(shí)用意義。

2.3布料與服裝模擬技術(shù)不可缺

實(shí)際操作中的立體裁剪通常需選用合適的白坯布在人臺(tái)上塑造所需的服裝造型，這是為了幫助設(shè)計(jì)師把握服裝造型的最終效果，同時(shí)也是節(jié)約成本的考慮。為了實(shí)現(xiàn)同樣的目標(biāo)，3D GCAD也需要能對(duì)不同面料的服裝造型效果進(jìn)行仿真，以便幫助設(shè)計(jì)師掌握不同面料的服裝造型效果，并為其選擇合適的服裝面料提供參考。

這里的服裝仿真技術(shù)由于其面向服裝設(shè)計(jì)，而不僅僅是服裝效果動(dòng)畫，所以在技術(shù)上它應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：（1）不僅需要將面料的厚薄、挺括等特征對(duì)服裝造型效果的影響體現(xiàn)出來(lái)，還需要考慮服裝的結(jié)構(gòu)特征如省、褶等對(duì)服裝外觀的影響；（2）它不能局限于無(wú)領(lǐng)無(wú)袖的一些簡(jiǎn)單的服裝，應(yīng)該能對(duì)較復(fù)雜的服裝造型進(jìn)行仿真；（3）

由于面向服裝設(shè)計(jì)，因此在實(shí)際應(yīng)用中，要求它能達(dá)到較好的仿真速度和效率，在較快時(shí)間內(nèi)完成仿真過(guò)程。

3結(jié)語(yǔ)

切實(shí)提升3D GCAD的實(shí)用性與易用性，是3D GCAD研究的是一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。本文從如何發(fā)揮3D GCAD的優(yōu)勢(shì)出發(fā)，結(jié)合立體裁剪的分析，對(duì)這一問(wèn)題作了初步的探討，從立體裁剪技術(shù)角度給出了 3 條建議。它們對(duì)于完善3D GCAD的研究，促進(jìn)其在行業(yè)得到更好更快地普及應(yīng)用具有重要的實(shí)用意義。

參考文獻(xiàn)

[1] Wang C，T Chang M Yuen. From Laser-scanned Data to Feature Human Model：A System Based on Fuzzy Logic Concept[J]. Computer-Aided Design，2003，35（3）：241 – 253.

[2] Scheepers F，R Parent W Carlson，etal. Anatomy-based Modeling of the Human musculature. Proceedings of the 24th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques[M]. ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co. New York，NY，USA，1997： 163 – 172.

[3] Wang C C L，Y. Wang，T K KChang，et al. Virtual Human Modeling from Photographs for Garment Industry[J]. Computer-Aided Design，2003，35（6）：577 – 589.

[4] Fontana M，C Rizzi，U Cugini. 3D Virtual Apparel Design for Industrial Applications[J]. Computer-Aided Design，2005，37（6）： 609 – 622.

[5] 徐文鵬. 基于人體特征的服裝CAD參數(shù)化技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2004.